Småskalig elproduktion
Förstudie på hur ett bostadshus kan bli mer självförsörjande och utvinna energi från sol och vind.
Oskar Lenner
ER015G Energiteknik GR (C), Examensarbete, 15 hp Huvudområde: Energiteknik
Högskolepoäng: 15 hp Termin/år: VT 2020 Handledare: Olof Björkqvist Examinator: Olof Björkqvist
Kurskod/registreringsnummer: ER015G
Utbildningsprogram: TENIG Energiingenjör 180 hp.
Småskalig elproduktion
Förstudie på hur ett bostadshus kan bli mer självförsör- jande och utvinna energi från sol och vind.
Oskar Lenner
Foto: Oskar Lenner
Energiteknik
Huvudområde: Avdelning för kemiteknik (CHE) Högskolepoäng: 15HP
Termin/år: vt-2020
Handledare: Olof Björkqvist Examinator: Olof Björkqvist
Sammanfattning
I detta examensarbete har syftet varit att undersöka hur man kan minska behovet av att behöva köpa energi till en fastighet med tillhö- rande byggnader. Fokus har legat på att producera nog med energi för att täcka fastighetsägarnas konsumtion av el. Projektet har även berört energioptimeringsåtgärder av enklare slag. Efter detta gjordes en fysisk genomgång av byggnaderna där mätning också genomfördes dels som underlag för en energibalans, dels som underlag när det undersöktes vilka energisparåtgärder som var ekonomiskt genomförbara, såsom till- läggsisolering av vinden. Sedan samlades det in offerter och annan vik- tig information, såsom energiproduktion och priser, för att sedan analy- seras. Alla delar jämfördes och ställdes mot varandra för att komma fram till det som passade fastighetsägarna bäst. Lagring och vindkraft hade en för lång återbetalningstid gentemot vad ägarna hade efterfrågat då de ville att det skulle vara återbetalat innan produkternas livslängd var slut. Resultatet av vindkraften visade att vindhastigheterna inte kunde fastställas helt eftersom den vindmätning som gjorts har skett 25 km därifrån, vilket leder till en osäkerhet i hur mycket el som kan pro- duceras. Det mest lönsamma var den största av de fyra solcellsparker som jämfördes. Den och det lilla vindkraftverket tillsammans produce- rar tillräckligt mycket el för att täcka deras behov. Däremot rekommen- derades varken vindkraftverket eller batterilagring på grund av återbe- talningstiden. Ägarna kan alltså producera den mesta elen med hjälp av solceller, dock inte allt enligt de beräkningar som gjorts. Förutom Vat- tenfalls solceller rekommenderades att tilläggsisolera vinden samt en laddbox från Vattenfall. Eftersom teorin i examensarbetet skulle baseras på granskade källor och inte på vinstdrivande källor användes student- litteratur, publicerade rapporter och rapporter från myndigheter.
Nyckelord: Solceller, Batterilagring, Energioptimering, Vindkraft
Abstract
The purpose of this thesis has been to examine how to reduce the need to buy energy for a property with associated buildings. The focus has been on producing enough energy to cover the property owners' con- sumption of electricity. The project has also involved simpler energy op- timization measures. After this, a physical review of the buildings was carried out, where measurement was also carried out partly as a basis for an energy balance and partly as a basis when examining which en- ergy saving measures were economically feasible, such as additional in- sulation of the wind. Then quotes and other important information, such as energy production and prices, were collected and then analyzed.
All parts were compared to each other to arrive at what best suited the property owners. Storage and wind power had too long a payback pe- riod against what the owners had asked for when they wanted it to be repaid before the end of product life. The result of the wind power showed that the wind speeds could not be fully determined since the wind measurement made was 25 km away, which leads to an uncer- tainty in how much electricity can be produced. The most profitable was the largest of the four solar cell parks compared. It and the small wind turbine together produce enough electricity to meet their needs. How- ever, neither the wind turbine nor the battery storage was recom- mended because of the payback time. The owners can thus produce most of the electricity using solar cells, but not all according to the calcu- lations made. In addition to Vattenfall's solar cells, it was recommended to insulate the wind and install a charging box from Vattenfall. Since the theory in the degree project should be based on audited sources and not on profit-making sources, student literature, published reports and re- ports from authorities were used.
Keywords: Solar cells, Battery storage, Energy optimization, Wind po- wer
Förord
Vill börja med att tacka fastighetsägarna som anförtrott mig med denna uppgift. Det har varit lärorikt och spännande. Jag hoppas att denna för- studie ska leda till en investering i förnybar energi.
Vill även rikta ett stort tack till TM-konsult för bidraget med den kunskap de besitter och kontorsplats, samt mina studiekamrater som har bidragit till intressanta och lärorika diskussioner.
Till handledare Olof Björkqvist vill jag också rikta ett stort tack, som bi- dragit med idéer och förslag i det här examensarbetet.
Ett stort tack riktas också till Roland Dahlbom för intressanta diskuss- ioner kring examensarbetet.
Innehåll
Sammanfattning ... ii
Abstract ... iii
Förord ... iv
Terminologi ... vii
Förkortningar och akronymer ... vii
Matematisk notation ... vii
1 Inledning ... 8
1.1 Bakgrund och problemmotivering ... 9
1.2 Övergripande syfte ... 10
1.3 Avgränsningar ... 10
1.4 Konkreta och verifierbara mål ... 10
2 Teori ... 11
2.1 Transmissionsförluster ... 11
2.2 Ventilationsförluster ... 12
2.3 Köldbryggor ... 12
2.4 Energibalans... 13
2.4.1 Energiförluster 13 2.4.2 Energibesparande åtgärder 13 2.5 Solceller ... 14
2.6 Vindkraft ... 15
2.7 Bidrag för förnybar energi ... 17
2.8 Energilagring i småhus ... 18
3 Metod ... 20
3.1 Transmissions- & Ventilationsberäkningar ... 20
3.2 Energibalans för fastigheten ... 21
3.3 Åtgärder på fastigheten ... 21
3.4 Solceller ... 21
3.5 Vindkraft ... 22
3.6 Energilagring ... 22
3.6.1 Batteri 22 3.6.2 Vattenmagasin 23 4 Resultat ... 24
4.1 Energikartläggning av fastigheten ... 24
4.2 Tilläggsisolering av vind ... 24
4.3 Solceller ... 25
4.4 Vindkraft ... 29
4.5 Lagring ... 30
4.5.1 Batterilagring 30 4.5.2 Lagring i vattenmagasin 32 4.6 Laddbox ... 33
4.7 Kostnad, återbetalningstid och produktion med fokus på solceller och laddbox ... 33
5 Diskussion ... 39
6 Slutsats ... 41
Källförteckning ... 42
Bilaga A: U-värden och ritningar attefallshus ... 45
Bilaga B: Årsvärden från SMHI ... 46
Bilaga C: Transmission- och ventilations beräkning ... 47
Bilaga D: Solcellsberäkning Sveasolar ... 48
Bilaga E: Solcellsberäkning Vattenfall ... 49
Bilaga F: Vindkraftberäkning ... 50
Bilaga G: Tilläggsisolering ... 51
Bilaga H: Offert Sveasolar ... 52
Bilaga I: Offert Vattenfall ... 53
Bilaga J: Återbetalningstid batteri ... 54
Bilaga K: Offert batteri ... 55
Terminologi
Förkortningar och akronymer
BBR Boverkets byggregler
Tmedel Avser medeltemperaturen över året
Matematisk notation
Symbol Beskrivning
Värmeledningsförmåga
T Delta T - skillnaden mellan två temperaturer
a Area
Rsi Värmemotstånd insidan Rse Värmemotstånd utsidan Rtot Totala värmemotståndet
R Värmemotstånd för respektive material U Värmegenomgångskoefficient
d Diameter m2 Kvadratmeter kW Kilowatt kWh Kilowattimme MWh Megawattimme
m% Procentandelandel av materialet
Densitet
Cp Specifik värmekapacitet h Tid
𝑞 Flöde
𝑄̇vent Ventilationsförlust 𝑄̇trans Transmissionsförlust
1 Inledning
Förnybar energi och en hållbar utveckling är idag någonting många strävar efter. Ett av FN:s globala mål som ska uppnås innan 2030 gäller just hållbar energi för alla. I detta mål innefattas förnybar energi utan klimatpåverkan i form av koldioxidutsläpp (FN, 2015). Definitionen av hållbar utveckling är brett men kan kortfattat sammanfattas som att da- gens generation får sina behov uppfyllda utan att påverka kommande generationers möjlighet till detta. I samband med energiutvinning hand- lar det om att utnyttja naturens energiflöden utan att störa naturen i sig (Areskoug & Eliasson, 2017). Eftersom det inte är ekonomiskt försvar- bart att endast bygga nya, energisnåla hus måste man även undersöka hur man kan energieffektivisera befintliga hus. Detta eftersom majorite- ten av husen idag redan är byggda utan förnybara energikällor. Det finns flera möjligheter att investera i förnybar energi, såsom vindkraft- parker eller solcellsparker. Nackdelen med dessa är att det inte ger nå- gon egen självförsörjningsgrad och ökar heller inte värdet på fastig- heten. Om man istället exempelvis installerar en solcellspark i anslut- ning till fastigheten kan man både få en bra avkastning, en hög självför- sörjningsgrad samt ett ökat värde på fastigheten. Av denna anledning kändes det högt aktuellt att undersöka möjligheterna för förnybar energi på en fastighet i en by i Norrland, som både kan bidra till en bättre miljö och ge en bra avkastning för framtiden samt inspirera andra i närheten att göra detsamma.
1.1 Bakgrund och problemmotivering
Huset som examensarbetet handlar om ligger cirka två mil utanför Lycksele i en by som heter Gäddträsk och är byggt 1939. 50 m2 av taket på huset vetter mot söder. Huset har ett tillhörande attefallshus på 25m2 som byggdes i slutet av 2018 samt en ladugård som har ett tak på 160 m2 som vetter mot väst och 105 m2 mot öst. Måtten på taken anges med ett ungefärligt värde eftersom fastigheten är en gammal lantbruksfastighet och har inga ritningar. Fastigheten bebos av tre personer, har en årlig energikonsumtion på cirka 30 000 kWh och har självdrag som
ventilationssystem. Fastigheten idag drivs av en sjövattenvärmepump och direktverkande el. Husets ägare vill att behovet av den köpta energin ska minska så mycket möjligt. De vill även installera en laddbox för att kunna investera i en elbil i framtiden. Kravet på
projektet är att återbetalningstiden, på den investering som kommer att behöva genomföras för att minska behovet av köpt energi, bör sträcka sig inom ramen av produkternas/produktens livslängd.
Bild 1: Översikt på tomten i Gäddträsk. Bild hämtad från Google Earth.
1.2 Övergripande syfte
Syftet med examensjobbet är att göra en förstudie på småskalig elproduktion. Hur man kan bli mer självförsörjande och utnyttja
naturens resurser, hur mycket el det kan producera samt kostnaden för en installation av förnybar energi.
1.3 Avgränsningar
Projektet kommer avgränsas till att undersöka kommersiella
systemlösningar. Det kommer innefatta både möjligheten att producera energin och lagra energin. Redovisningen av hur de olika
komponenterna är konstruerade och ihopkopplade kommer att redovisas kortfattat.
De energioptimeringsåtgärder som kommer undersökas är av enklare slag, vilket innebär att det inte kommer göras någon undersökning vad energiutbytet och kostnaden för ett byte av ventilationssystemet i huset blir. Anledningen till att det inte kommer beröras är en tidsaspekt på examensjobbet och att fokus kommer ligga på att producera energi istället för att minska energin.
1.4 Konkreta och verifierbara mål
Målet med det här examensarbetet är att minska behovet av att behöva köpa energi till en befintlig fastighet och att istället hitta en lösning som låter fastigheten producera den energin själv och på så sätt bli mer själv- försörjande. Ytterligare en målsättning var att undersöka möjligheterna för installation av en laddbox för att minska behovet av fossila bränslen.
2 Teori
Här beskrivs den bakomliggande teorin till detta examensarbete. Teorin har varit en utgångspunkt för att få en djupare förståelse inom de olika delarna.
2.1 Transmissionsförluster
Transmissionsförluster är förluster av värme som leds ut genom byggnadens klimatskärm. Transmissionsförlusternas storlek går att mäta över tiden och beror på värmegenomgångstalet hos byggnaden, det så kallade U-värdet, samt klimatskärmens area och skillnaden mellan inne- och utetemperatur. Har byggnaden låga U-värden innebär det låga transmissionsförluster (Forslund & Forslund, 2016) . Genom att beräkna U-värden för olika delar av byggnaden kan man få en bra uppfattning om var åtgärderna ska sättas in. Det finns två olika metoder för att beräkna U-värdet, U-värdesmetoden och Lamdbavärdesmetoden.
U-värdesmetoden bygger på att man delar in väggen, golvet och taket i olika fält, där används följande formel: 1
(𝑅𝑠𝑖+𝑑1 𝜆1+𝑑2
𝜆2+𝑑3
𝜆3+𝑅𝑠𝑒). För att räkna ut värmemotståndet för varje fält, det så kallade R-värdet, så adderas varje motstånd i respektive fält för att sedan ta inversen på det totala R-
värdet. R-värdet beräknas genom att ta lambda värdet () för varje material och dividera det med materialets tjocklek (d). Inversen på R- värdet blir U-värdet.
Lambdavärdesmetoden bygger på att man delar in väggen i olika skikt, där används följande formler: (𝑚%1∗ 𝜆1∗ 𝑚%2∗ 𝜆2 ∗ 𝑚%3∗ 𝜆3) och (𝑅𝑠𝑖+ 𝑑1
𝜆∗𝑚%1+ 𝑑2
𝜆∗𝑚%2+ 𝑅𝑠𝑒).
Skikten multipliceras med den andel material (m%) som väggen består av i respektive skikt med materialets lambda-värde. För att få fram värmemotståndet så divideras materialets tjocklek med respektive skikt.
Sedan tas inversen på värmemotståndet för att få fram U-värdet för väggen. U-värdet för väggen multipliceras sedan med den omslutande arean, temperaturskillnaden samt uppvärmningstiden för säsongen (Forslund & Forslund, 2016) med formel: 𝑄̇rans = 𝑈 ∗ 𝑎 ∗ ∆𝑇 ∗ ℎ. Detta gäller även på U-värdesmetoden. Temperaturen inomhus, den så kallade balanstemperaturen, brukar ofta sättas till 17 Co för äldre hus och vanligen lägre för nyare hus. Temperaturen utomhus erhålls av SMHI och är en medeltemperatur för den ort som fastigheten befinner sig i (Boverket, 2012).
2.2 Ventilationsförluster
Ventilationsförluster uppstår då uppvärmd luft ersätts med kall luft.
Den varma luften lämnar byggnaden via ventilationssystemets frånluftdon och ersätts med kall luft via tilluftdon och otätheter i klimatskalet. BBR har ett minimikrav på vad den minsta
luftomsättningen för ett ventilationssystem ska utformas för, vilket är 0,35 l/s per m2 (Boverket, 2015). Ventilationsförluster beräknas med följande formel: 𝑄̇vent = 𝑞 ∗ 𝑎 ∗ 1−3∗ 𝐶𝑝∗ ∗ ∆𝑇 ∗ ℎ
2.3 Köldbryggor
En köldbrygga är en del av klimatskalet där värme läcker ut i högre grad än på andra delar, det finns punktformiga köldbryggor som avser hörn. Värmeförluster i de punktformiga köldbryggorna är relativt marginella och kan försummas i en beräkning av U-värdet. Det finns även linjära köldbryggor som har en högre värmeledningsförmåga än andra delar av byggnaden och kan bero på bland annat bristande isolering, bjälklag, takstolar, fönster och dörrar. Eftersom dessa
köldbryggor är svårare att upptäcka kan köldbryggsberäkningar vara svåra att göra (Forslund & Forslund, 2016). För att upptäcka eventuella köldbryggor kan man med fördel använda sig av en värmekamera.
Uppskattningsvis ökar linjära köldbryggor U-värdet med 15–20 procent (Boverket, 2012).
2.4 Energibalans
För att få en förståelse för hur energin i en anläggning används och var den nyttiggörs så är det viktigt att upprätta en energibalans. I en energi- balans redovisas den köpta energin till anläggningen samt hur den förde- las mellan varmvatten, hushållsel och värme. Energibalansen ligger se- dan till grund för de energiåtgärder som eventuellt ska utföras eller de nya system som ska installeras (Högström & Sandström, 2019a).
2.4.1 Energiförluster
Med energiförluster menas vilka delar av ditt hus som släpper ut värme, har huset ett bra klimatskal släpps mindre värme ut. I ett äldre befintligt hus kan transmissions -och ventilationsförlusterna fördelas översiktligt på följande sätt (Högström & Sandström, 2019a). Se Tabell 1.
Tabell 1: Fördelning av olika värmeförluster
Ventilation 15%
Väggar 20%
Tak 15%
Fönster och dörrar 35%
Golv och källare 15%
2.4.2 Energibesparande åtgärder
Energibesparande åtgärder utförs för att minska energiåtgången i en fas- tighet, åtgärder som ska utföras på en fastighet blir individuella för varje enskilt projekt och bör undersökas noggrant innan man investerar i nå- gon åtgärd. Här är några av de vanligaste energibesparande åtgärder som kan utföras i ett befintligt äldre hus (Högström & Sandström, 2019a):
• Isolering av vindsbjälklag
• Isolering av yttervägg
• Tätning av fönster och dörrar
• Fönsterbyte
2.5 Solceller
Solceller används som en kompletterande energikälla på villor, hyres- hus och andra byggnader. Solcellerna placeras på solpaneler och monte- ras sedan på byggnadens tak eller på fasaden. När solen lyser på solcel- lerna skapas en elektrisk spänning mellan cellens framsida och cellens baksida, på cellen finns en ledning kopplad som går mellan framsidan och baksidan. I ledningen bildas sedan likström. För att man ska kunna använda sig av elen används en växelriktare som har till syfte att om- vandla likströmmen till växelström (Sidén, 2015). Växelriktarens förvän- tade livslängd beräknas till 10–20 år (Aktea Energy, u.å). Även om det är molnigt ute eller om snö ligger på solpanelerna produceras fortfarande el även om det inte sker i lika stor utsträckning. För att cellerna ska pro- ducera el behövs alltså inte direkt solljus. Solpanelerna behöver väldigt lite underhåll eftersom smuts eller liknande endast påverkar verknings- graden marginellt. Solpanelerna i sig kan inte lagra elen, man kan dock lagra energin från solpanelerna så energin fortsätter produceras även när det är mörkt ute (Sidén, 2015).
I solceller omvandlas fotonerna till en elektrisk energi, det är en väldigt småskalig energiproduktion. Över 90 % av solcellerna som används idag är gjorda av kristallint kisel, dessa celler har en lång hållbarhet som räcker i minst 25 år. Därför brukar leverantörerna ge en effektgaranti på 20 år (Sidén, 2015).
De vanligaste solcellerna som monteras på hus är polykristallina- och monokristallina (se Bild 2). De polykristallina består av flera kristaller och har en verkningsgrad på ungefär 16% medan de monokristallina endast består av en kristall och har en verkningsgrad på ungefär 19%.
Solcellerna har en märkeffekt på 260–320 W (Högström & Sandström, 2019, Sidén, 2015). En faktor som kan påverka solcellerna negativt, sär- skilt när det gäller kristallina solcellsmoduler, är skuggning. Eftersom man alltid seriekopplar solceller i en modul samt seriekopplar moduler innebär det att den cell som täcks av skugga och därmed får låg ström, påverkar hela kedjan. För att effekten av detta inte ska bli lika märkbart kan man installera bypass-dioder som skickar strömmen vidare till den cellsträng som inte är skuggad. Detta innebär att elutvinningen inte helt stannar av i solcellspanelen, den blir endast lägre (Energiforsk, 2017).
Bild 2: Monokristallina & Polykristallina solceller. Hämtad från offerterna.
Efterförfrågan av solceller är hög även om verkningsgraden anses vara låg, endast 10–20% av energin i solstrålarna blir till el. Det anses dock inte vara något hinder då man med fördel placerar solcellspanelerna på ställen som redan finns och används, som exempelvis tak och fasader på byggnader. En orsak till att solcellsanvändning inte är lika stor i Sverige som i andra länder, till exempel i Mellan- och Sydeuropa är dels att vi har mindre solenergi samt att vi har bättre tillgång till andra förnybara energikällor (Sidén, 2015).
2.6 Vindkraft
En viktig del i landets energisystem är vindkraft, i Sverige finns många bra platser att placera ut vindkraft på då det blåser bra, vilket vindkraft- verken kräver. Landet är dessutom vidsträckt och glesbefolkat. Det finns flera tusen vindkraftverk i Sverige idag, dessa producerar helt för- nybar energi och producerar mycket el vid rätt väderförhållanden. På tornen på vindkraftverken finns rotorblad som börjar snurra vid blåst, rotationen som sker startar en generator som alstrar ström. Den ultimata placeringen som genererar mest ström är en plats där det blåser mycket och jämnt. Eftersom rotorbladen fångar upp mer vind ju längre de är in- nebär det att längre rotorblad producerar mer ström, det finns därför ett intresse att placera ut vindkraftverken till havs. Dels för att det är en- klare att transportera de långa delarna till havs, dels för att vinden där tenderar att blåsa jämnare. Ytterligare en fördel är att människor och
djur inte störs i samma utsträckning (Wizelius, 2015).
Om två år beräknas 25% av elen produceras av vindkraft (Kättström, 2019). Vindkraftverk är enklast att bygga i norra Sverige eftersom män- niskorna bor glesare och byggnationerna stör mindre än i södra Sverige där det är mer befolkningstätt. I norra Sverige finns dock redan ett över- flöd av el tack vare vattenkraften. Ytterligare ett problem med vindkraft är att det inte går att spara vind, kalla vinterdagar behövs det mycket el samtidigt som det sällan blåser. Man kan därför inte enbart förlita sig på vindkraft i ett produktionssystem. Av den anledningen försöker man därför synkronisera elproduktionen som utvinns av vindkraft med ex- empelvis vattenkraft. De företag som driver vindkraftverket får ständigt hålla sig uppdaterade med väderprognoser och beräkna ungefär hur mycket el som kommer kunna utvinnas. Dagar när elen inte produceras i den mängd som behövs får man använda sig av andra kraftslag för att jämna ut skillnaden (Energimyndigheten, 2020 & Kättström, 2019).
Vindkraftverken har utvecklats snabbt sedan slutet av 1970-talet, det är en förnybar energikälla som är miljövänlig, den lämnar alltså inga ut- släpp eller farliga avfall och kräver inga miljöfarliga bränsletransporter.
Detta på grund av att politiker i slutet av 1970-talet kom överens om att oljebehovet måste minska drastiskt och att man skulle satsa på förnybar energi istället. För att lyckas med detta skulle man satsa pengar på forskning och utveckling kring förnybara energikällor (Wizelius, 2015).
Ett vindkraftverk består av rotor, maskinhus, torn, fundament, styrsy- stem och en transformator. Det finns 2–5 rotorblad som roterar med 6–
30 varv/minut. Ju större rotor vindkraftverket har, desto lägre varvantal.
Det fungerar genom att rotorbladen fångar upp rörelseenergi från vin- den och omvandlar energin till andra energiformer. För att vindkraft- verken ska börja producera el behövs en startvind på 2m/s, den ultimata vindhastigheten kallas för märkvind och det är då vindkraftverket fun- gerar som bäst. Detta sker vid ungefär 12m/s. För att inte vindkraftver- ken ska utsättas för stora påfrestningar låser man rotorbladen vid det som kallas stoppvinden vilket är vid 25m/s (Windforce, u.å. och Wi- zelius, 2015).
Vindkraftverken är effektiva, driftsäkra och producerar el till rimliga priser. Kostnaden per producerad kWh minskar dessutom för varje ny generation av vindkraftverk. Vindkraftverken ökar i storlek och får där- för en högre effekt, större rotorblad fångar upp mer energi och kan där- för alstra mer ström. Höjden på tornen spelar också en roll, trots att de
har ökat i höjd idag befinner sig alla vindkraftverk inom friktionsskiktet.
Det innebär att vinden påverkas av friktionen mot jordytan, friktionen bromsar in vinden vilket betyder att vindens hastighet är lägre ju när- mare jordytan man kommer och vindriktningen förändras. Om man ska bygga ett vindkraftverk är det viktigt att tänka på terrängen på den plats vindkraftverket ska placeras men även på området omkring med en radie på ca 2 mil. Friktionskraftens storlek är beroende av jordytans karaktär, friktionen minskar således vid en öppen slätt. Sambandet mel- lan vindhastighet och höjd kallas för vindgradient och betyder att vin- dens hastighet ökar med höjden men att hur mycket den ökar är bero- ende av markfriktionen. Om vindkraftverket står på en slät mark med lite markfriktion sänks inte vindens hastighet särskilt mycket, vilket in- nebär att hastigheten inte heller ökar särskilt mycket med höjden. Om vindkraftverket istället är placerat på ett område med mycket bebyg- gelse, skogsdungar eller andra hinder är markfriktionen hög och vin- dens hastighet ökar snabbare med höjden (Wizelius, 2015).
Idag kostar det inte mer att producera el med vindkraftverk än vad det gör att producera el i nybyggda kraftverk med olja, kol eller uran. Detta beror på den ökande efterfrågan på vindkraftverk vilket leder till en större massproduktion, vilket leder till sänka priser. Om man vill köpa ett vindkraftverk finns det färdiga och driftsäkra där installationen i re- gel ingår i priset. Det är viktigt att man besitter eller tar reda på en rad kunskaper innan installationen av vindkraftverket, såsom meteorologi, miljöjuridik, ekonomi och en grundläggande förståelse för vindkraftver- kens funktion. Detta för att man ska kunna skaffa de tillstånd som krävs samt att de ska ge en rimlig ekonomisk avkastning (Wizelius, 2015). Om man bygger ett småskaligt vindkraftverk som är under 20 meter hög, inte monteras på en byggnad samt har en diameter på vindturbinen som maximalt är 3 meter, behövs inte något bygglov (Boverket, 2018).
2.7 Bidrag för förnybar energi
Vid installation av solceller, annan förnybar el eller energilagring kan man både få skattereduktion samt bidrag. Skattereduktionen fås högst för det antal kilowattimmar man tagit ut från elnätet, dock max för 30,000 kilowattimmar per år. Kraven för att få skattereduktion är att man inte bara ska framställa förnybar el utan även anmäla det till ett el- nätsföretag, anslutningspunkten ska ha en säkring om högst 100 ampere
och inmatning och utmatning från elnäten måste ske via samma anslut- ningspunkt. Bidraget som kan fås i samband med energilagring är ett statligt stöd som gäller för alla typer av aktörer. Energimyndigheten är ansvarig för dessa bidrag och det är länsstyrelsen som fattar beslut om ansökningen är giltig. Skattereduktionen som kan fås är 60 öre per kWh för den överskottsel som matas in på elnätet (Energimyndigheten, 2019a).
Man kan även få ett bidrag för ett energilagringssystem. Energimyndig- heten ger följande definition angående bidraget:
För att få bidraget ska energilagringssystemet vara kopplat till en anläggning för egenproduktion av förnybar el som är ansluten till elnätet. Bidraget ska bidra till att lagra elenergi för användning vid ett annat tillfälle än produktionstillfället och till att öka den årliga andelen egenproducerad elenergi för att tillgodose det egna elbe- hovet (Energimyndigheten, 2019b).
Det högsta beloppet som ges är 50,000 kronor, bidraget får även endast täcka högst 60% av kostnaderna för lagringssystemet. Bidraget får inte kombineras med andra stöd, som exempelvis ROT-avdrag (Energimyn- digheten, 2019b). Statligt stöd kan även ansökas när man ska installera solceller, även detta bidrag gäller samtliga aktörer som exempelvis pri- vatpersoner. Pengar är ett medel som regeringen avsatt för att bidra till omställningen av energisystemet. Bidraget får maximalt täcka 20% av installationskostnaderna, detta kan dock ändras över tid (Energimyn- digheten, 2019c).
2.8 Energilagring i småhus
Energilagring blir allt mer aktuellt ju mer sol-och vindkraft som kopplas in på nätet eftersom produktionen av el blir ojämn. Vinden kan exem- pelvis blåsa som mest när behovet är som minst. Genom att lagra ener- gin så kan man utnyttja den då behovet är som störst. För fastigheter in- nebär det att den lagrade energi ger en möjlighet att utnyttja den egna förbrukningen i högre utsträckning, samt att undvika stora variationer vid inmatning till nätet. Det blir möjligt att reducera effekttoppar vilket kan reducera kostnaden för el-abonnemanget (Högström & Sandström,
2019b).
Några vanliga sätt att lagra energi på för småhus är:
• Litium- eller blybatterier
Problemet med denna lösning är att batterierna är dyra och kan förstöras genom urladdning eller överladdning, därför behöver man även en laddningsregulator som förhindrar just detta.
Bly/syrabatterier är vanligt att använda på grund av dess låga pris. Det finns bättre batterier som nickel/kadmiumbatterier som dock bör undvikas av miljöskäl, det finns även nickel/metallhy- bridbatterier samt litiumjonbatterier. Dessa är dock dyrare. Det finns flertalet olika bly/syrabatterier, vill man ha ett batteri som håller länge finns det särskilda ”Solar”-batterier, även batterier som används i elfordon anses ha en lång hållbarhet. Viktigt är att batterierna kräver påfyllning av vatten och att batteriet placerats i ett utrymme som är väl ventilerat på grund av explosionsrisken (Sidén, 2015). Enligt Wallnér (2018) är inte batterilagring lönsamt eftersom batteriet inte betalat av sig under sin livslängd. En op- timistisk kalkyl visar, enligt Wallnér, att det som sparas per ladd- ning endast är en bråkdel av det som behövs.
• Säsongslagra i vattenmagasin
Överskottsenergin kan säljas och lagras i vattenmagasin. Det är en elhandelstjänst där berörda bolag slipper använda den förny- bara energin som finns i deras vattenmagasin och kan istället sälja vidare den energin de köper ifrån solceller eller vindkraft (Jämtkraft, u.å).
3 Metod
I detta kapitel beskrivs tillvägagångssättet och metoden som använts i ex- amensarbetet. På samtliga elpriser som nämns i denna del har ett medel- värde av försäljningspriserna och inköpspriserna under år 2019 räknats ut eftersom det var de priser som användes i offerterna (Nord pool, 2019).
3.1 Transmissions- & Ventilationsberäkningar
Transmissionsberäkningar gjordes på attefallshuset samt vinden på bo- stadshuset. U-värdet samt ritningarna på attefallshuset tillhandahölls av tillverkarna till byggnaden (se Bilaga A). Arean på vinden mättes och U- värdet bestämdes med hjälp av ett snitt av lambdavärdesmetoden och U-värdesmetoden av det material vinden bestod av. Ett snitt på medel- temperaturen i Lycksele har erhållits av SMHI vilket kan ses i Bilaga B.
Tjockleken på samtliga material i vinden mättes upp, en bedömning av de olika materielmängderna fick göras (se Bild 3 och 4). I denna projekt- uppgift valdes en ökning på 20 procent på U-värdet, gällande köldbryg- gor på bostadshusets vind, för att säkerställa att värmebehovet som krävs verkligen uppfylls. Detta enligt Boverkets handbok (Boverket, 2012). I attefallshuset har det antagits att köldbryggorna redan är med- räknade (se Bilaga A).
Bild 3: Isolering plus kutterspån. Egen bild. Bild 4: Enbart kutterspån. Egen bild
Ventilationsberäkningarna har gjorts på attefallshuset efter det mini- mikrav som BBR har på ett uteluftflöde på 0,35l/s*m2. Den ventilations- formel som tidigare nämnts har använts för beräkningen av den ventilat- ionsförlust som uppstått (se bilaga C). Samma medeltemperatur som er- hållits av SMHI har använts.
3.2 Energibalans för fastigheten
Energibehovet för fastigheten grundade sig i medelvärdet av energiåt- gången mellan 2011 och 2017. Detta är i enighet med att boende i fastig- heten inte ändrat eller avvikit från sina vanor under de åren. Att inte 2018–2019 års energiåtgång är med är för att i slutet av 2018 så byggdes attefallshuset och energibehovet började öka. För att få fram energibeho- vet för varmvatten och hushållselen så togs ett medelvärde av måna- derna juni, juli och augusti fram för samtliga år mellan 2011–2017. Av medelvärdet för varmvatten och hushållselen så subtraherades ett scha- blonvärde för tappvarmvattenförbrukningen för att få fram hur stor mängd hushållselen var.
3.3 Åtgärder på fastigheten
En grundlig genomgång gjordes på fastigheten. I Excel gjordes sedan en modell för två olika fall av tilläggsisolering. Modellen innehöll olika mycket isolering och en kostnadsjämförelse mellan de olika fallen. En känslighetsanalys på återbetalningstiden gjordes också. I kostnadsana- lysen så har även arbetet för montering av luftspaltskiva och sarg vid uppstigningsluckan medtagits i beräkningen. Priserna för tilläggsisole- ringen har erhållits från två olika bolag där priserna har varit angivna på deras hemsida (WoodiSol, 2019 och EG lösullsisolering AB, u.å).
3.4 Solceller
Innan offerter togs in lästes först litteratur gällande ämnet för att få en djupare förståelse för solcellers funktion. Sedan genomfördes en mät- ning av bostadshustakets och ladugårdens area och lutning. Sedan togs offerter in från två olika bolag, Vattenfall och Svea solar. Dessa valdes på grund av att de snabbast kunde ge en offert. I offerterna fanns två
förslag, dels med den rådande huvudsäkringen i huset (25 ampere) och dels med en större huvudsäkring (35 ampere). På samtliga förslag simu- lerades offerterna med hjälp av beräkningsprogrammet ”Solekonomi”
från Energiforsk (2010) som rekommenderades av Högström & Sand- ström (2019b).
Ekonomin av solcellsproduktionen utvärderades genom att det gjordes en känslighetsanalys där återbetalningstiden i de olika simuleringarna jämfördes med olika inflationsnivåer på elpriser, samt jämfördes återbe- talningstiden mot de offerter som erhållits. Det gjordes sedan en jämfö- relse av den årliga elproduktionen och priset för samtliga offerter för att kunna se vilket av alternativen som var mest lönsamt och vilket som gav den största produktionen. Offerterna är beräknade med en årlig in- flationsjustering på elpriset på 2 procent vilket motsvarar den svenska inflationen (Sveriges riksbank, 2018), samt en årlig effektminskning på 0,3 procent. Det blev det utgångsläge som användes i den känslighetsa- nalys som gjordes (se Bilaga D och E). De solceller som ingick i offer- terna var polykristallina- och monokristallina solceller.
3.5 Vindkraft
För att få en förståelse om vindkraftverk så lästes först litteratur om vindkraft och vindhastigheter. Därefter kontaktades ett företag som sålde småskaliga vindkraftverk. Där genomfördes en muntlig intervju och en prisdialog angående två typer av vindkraftverk; vindblomman och Windstar 3000, samt vilka förutsättningar som gällde för vindkraft- veken. De två vindkraftverken ställdes mot varandra och en enklare analys utfördes i Excel (se Bilaga F). Medelvindhastigheten i Lycksele, enligt SMHI (2006) var utgångspunkten för de beräkningar som utför- des.
3.6 Energilagring
3.6.1 Batteri
Det jämfördes två olika litiumbatterier, ett från Tesla på 13,5kWh och ett från Sonnen på 5kWh. Jämförelsen gjordes i Excel där batterierna ställ- des mot varandra där pris, besparing per år och återbetalningstid jäm- fördes. För att batteriet ska kunna vara kostnadseffektivt så behöver bat- teriet vara återbetalt innan antalet laddcykler som batteriet klarar av ut-
gått och innan garantin gått ut. Antalet laddningar på ett år har multi- plicerats med elpriset för 2019 för att se den besparing som kan göras.
Detta jämfördes sedan med Wallnérs (2018) uträkning. Summan för bat- teriet har dividerats med den besparingen för att få fram en återbetal- ningstid för respektive batteri. Det gjordes även en jämförelse mellan att lagra energin och sälja energin. I samtliga jämförelser så har ett snitt på elpriset för 2019 används, på den sålda elen så är den statliga skattere- duktionen medräknat. Uträkningen är baserad på att man använder kWh själv och på så sätt slipper köpa den elen. I uträkningarna tas ingen hänsyn till att reducera effekttoppar och minskad försäljning av el.
3.6.2 Vattenmagasin
Jämtkraft har en tjänst som heter ”Dela vattnet” där man kan säsongs- lagra sitt överskott av den producerade energin från sommar till vinter i deras vattenkraftverk. Där undersöktes vilka förutsättningarna som krävdes samt vilka avgifter som eventuellt tillkommer. Avgifterna för tjänsten ”Dela vatten” erhölls via mejlkontakt med en säljare vid namn S. Lebas (personlig kommunikation, 28/4–2020).
4 Resultat
Här redovisas de resultat som framkommit av de undersökningar som gjorts.
4.1 Energikartläggning av fastigheten
Energikartläggningen visade att den totala mängden köpt energi ligger ungefär på 29 000kWh per år vilket blev utgångsläget för den sol- och vindkraftspark som det skulle göras en förstudie på (se Bild 5).
Bild 5: Energibalans för fastigheten
4.2 Tilläggsisolering av vind
Efter genomgången av fastigheten så konstaterades det att många bris- tande åtgärder redan var utförda. Huset hade välisolerade fönster, dör- rar och väggar. Det som konstaterades vara ekonomiskt möjligt att göra var att tilläggsisolering vindbjälkslag. Vinden bestod av kutterspån, iso- lering, reglar och spånskivor där tjockleken varierade. På isoleringen och kutterspånet varierade tjockleken kraftigt vilket gjorde att en be- dömning fick göras där ett snitt räknades ut. Isoleringen fastställdes till 10 cm och kutterspånet till 17cm. Nedan redovisas de priser från två olika förslag som tagits fram där totalkostnaden inkluderar arbetet, material, luftspaltskiva och sarg vid uppstigningslucka. Priserna avser ett snittpris mellan två olika bolag (se Tabell 2). Samtliga priserna har er- hållits från deras hemsida. Förslagen har jämförts med tre olika elpriser,
för att få en uppfattning om hur återbetalningstiden påverkas (se Figur 1). För fullständig beräkning se Bilaga G.
Tabell 2: Den totala kostnaden och energibesparingen/år
Total:
Kostnad ink allt (kr)
Besparing per år (kWh)
250mm 18 000 2200
500mm 27 000 2900
Figur 1: Återbetalningstid beroende av olika elpriser
4.3 Solceller
Arean på taket på bostadshuset visade sig vara för liten för att placera en stor solcellspark på. Därför valdes istället ladugårdens tak då det fanns ett betydligt större utrymme för fler solpaneler och lutningen var densamma som på husets tak, 35 grader, men med en riktning mot Väst och Öst. Skuggningen på solcellerna ansågs vara obefintliga så ingen skuggningspåverkan är medtagen i resultatet. Två förslag som togs fram är med nuvarande huvudsäkring på 25 ampere och två förslag är med en huvudsäkring på 35 ampere. Enligt den egna simuleringen som gjorts framgick att den årliga elproduktionen inte skilde sig avsevärt
0 2 4 6 8 10 12 14
0,8 kr per kWh 1 kr per kWh 1,3 kr per kWh
Återbetalningstid med olika elpriser (år)
250mm lösull 500mm lösull
mycket från Vattenfalls offerter, endast ca 1% och 3% medan Sveasolar offerter hade en differens på ca 8% (se Tabell 3, Bilaga H & I).
Tabell 3: Översikt av offerterna och den egna simuleringen av en årlig elproduktion.
Solceller Typ Antal
paneler
Effekt kW
Pris efter bidrag
Årlig elproduktion
kWh
Årlig elproduktion
simulering kWh Vattenfall 25A Monokristallin 68 22,80 220 400 18 600 18 000 Vattenfall 35A Monokristallin 106 35,50 336 800 28 300 28 100 Sveasolar 25A Polykristallin 76 21,70 208 200 15 700 17 100 Sveasolar 35A Polykristallin 109 31,00 278 900 22 600 24 600
Den större huvudsäkringen medförde att en större solcellspark var möj- lig att bygga, den årliga prisskillnaden för att byta huvudsäkringen är medtagen i återbetalningstiderna, vilket är 3320 kr/år (Skellefteå kraft, 2019). Samtliga beräkningar är utförda i Excel där olika scenarion har si- mulerats för att ge fastighetsägaren ett så sanningsenligt resultat som möjligt om hur återbetalningstiden, produktionen av förnybarenergi och hur kostnaden för projektet kan komma att se ut i framtiden.
Resultatet visade att återbetalningstiden som företagen presenterade hade en kortare återbetalningstid än det som känslighetsanalysen visade (se Figur 2 och 3). Vilket berodde på elpriset i offerterna hade andra av- gifter än det som fastighetsägarna hade. Återbetalningstiden var jämn för samtliga offerter som erhållits, dock så visade det sig att elpriset och det statliga bidraget skulle ha en stor betydelse på återbetalningstiden.
Detta framgick av den känslighetsanalys som gjordes på återbetalnings- tiden, där det simulerades olika utfall av framtida scenarion (se Figur 3 och 4). Förutsättningarna för samtliga offerter var lika.
Figur 2: Återbetalningstid enligt de offerter som erhållits med en inflation på 2% på elpriset
Figur 3: Återbetalningstiden av offerterna med olika inflationer på elpriset, räknat på de avgifter som fastighetsägarna har på elpriset.
2 4 6 8 10 12
Vattenfall 25A Vattenfall 35A Sveasolar 25A Sveasolar 35A
Återbetalingstid enligt offerterna, årlig inflationsjustering på elpriset på 2% (år)
Vattenfall 25A Vattenfall 35A Sveasolar 25A Sveasolar 35A
0 5 10 15 20 25
Inflationsjustering på elpris 1% årligen
Inflationsjustering på elpris 1,5% årligen
Inflationsjustering på elpris 2% årligen
Inflationsjustering på elpris 2% årligen samt utan bidrags del efter 5
år
Återbetalningstid (år)
Vattenfall 25A Vattenfall 35A Sveasolar 25A Sveasolar 35A
Figur 4: Återbetalningstiden på den egna simuleringen med olika inflationer på elpriset räknat på de avgifter som fastighetsägarna har på elpriset.
Vattenfalls – och Sveasolars förslag med 25 amperes huvudsäkring med 52 procent egenkonsumtion och 48 procent såld el (se Bild 6).
Bild 6: Vattenfalls och Sveasolars förslag med 25 amperes huvudsäkring
0 5 10 15 20 25
Inflationsjustering på elpris 1% årligen
Inflationsjustering på elpris 1,5% årligen
Inflationsjustering på elpris 2% årligen
Inflationsjustering på elpris 2% årligen samt utan bidrags del efter 5
år
Återbetalningstid (år)
Vattenfall 25A egen simulering Vattenfall 35A egen simulering Sveasolar 25A egen simulering Sveasolar 35A egen simulering
Vattenfalls – och Sveasolars förslag med 35 amperes huvudsäkring med 41 procent egenkonsumtion och 59 procent såld el (se Bild 7).
Bild 7: Vattenfalls och Sveasolars förslag med 35 amperes huvudsäkring
4.4 Vindkraft
Resultatet av vindkraftsundersökningen visar på en låg produktion och lång återbetalningstid för systemet, detta redovisas i (Tabell 4 och Figur 5). Informationen är hämtad från Windforce (u.å).
Tabell 4: Produktion och pris vid olika medelvindshastigheter över ett år
Vindkraftverk Pris Märkeffekt Uppskattat produktion kWh/år vid
2.5m/s
Uppskattat produktion kWh/år vid
3m/s
Uppskattat produktion kWh/år vid
3.5m/s
Vindblomman 49 000 1000 720 900 1100
Windstar 3000 94 500 3000 2100 2300 3000
Figur 5 : Återbetalningstid för vindkraftverken med olika medelvindshastigheter/ år
4.5 Lagring
4.5.1 Batterilagring
För att batteriet ska kunna vara kostnadseffektivt så behöver batteriet vara återbetalt innan antalet laddcykler som batteriet klarar av utgått och innan garantin gått ut. Det resulterar i att ett batteri med en garanti på 10 år bör betalat av sig på ca 3600 laddningar om det är räknat på en laddning per dag vilket inte är möjligt idag eftersom största delen av solcellsproduktionen sker under sommarmånaderna. Därför bör man räkna att antalet laddningar är 1830 och innebär att batteriet inte har be- talat av sig inom 10 år. Sonnens batteri på 5 kWh ger endast en bespa- ring på ca 4,5 kr per laddning och Teslas batteri på 13,5 kWh ger en be- sparing på ca 12,5 kr per laddning.
Resultatet mellan den jämförelse som gjorts mellan de två olika batteri- erna visade sig skilja mycket gällande pris per kWh samt att återbetal- ningstiden var lång på båda (se Tabell 5 och Figur 6). Samtliga priser re- dovisas med det statliga bidraget, samt att antalet laddcykler för Tesla- batteriet antogs vara detsamma som Sonnen eftersom inget annat upp- gavs. Återbetalningstiden delades upp i två olika scenarion, första fallet
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Vindblomman Windstar 3000
Återbetalningstid (år) med 2019 elpris
2,5m/s 3m/s 3,5m/s
är beräknat på en laddning per dag och år. I det andra fallet så har anta- let laddningar halverats. Teslas batteri visade sig ha den kortaste återbe- talningstiden.
Tabell 5: Jämförelse mellan de olika batterierna
Batteri Pris Effekt kWh Garanti Antal laddningscykler
Pris per kWh
Tesla 37 650 13,5 10 10 000 2790
Sonnen 33 200 5 10 10 000 6640
Figur 6: Återbetalningstid batteri beräknat på en laddning per dag då elen ej behöver köpas.
Jämförelsen mellan att sälja elen och lagra elen samt jämförelsen med Wallnérs (2018) uträkning visade att det är mer lönsamt att sälja elen i dagsläget så länge den statliga skattereduktionen finns och priset per kWh är för dyrt för batterier, (se Tabell 6). Detta eftersom även Wallnér konstaterat att priset per kWh är för dyrt för batterier och behöver redu- ceras ytterligare. För fullständig beräkning se bilaga J.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
365 laddningar/år 183 laddningar/år
Återbetalningstid (år)
Tesla Sonnen
Tabell 6: Prisskillnaden mellan att sälja och köpa elen med fastighetsägarens avgift och skatt
Elpris för såld el Kr/kWh Skattereduktion Kr/kWh
Totalt pris med skattereduktion
kr/kWh
Snittpris 2019 0,40 0,60 1,0
Elpris för köpt el Kr/kWh Moms
%
El överförings
avgift Kr/kWh
Energiskatt Kr/kWh
Totalt pris kr/kWh
Snittpris 2019 0,40 25 0,090 0,260 0,94
4.5.2 Lagring i vattenmagasin
Att lagra sin energi i Jämtkrafts vattenmagasin innebär att energin lag- ras från 1 april till och med 30 september. Sedan portioneras energin ut mellan 1 oktober till och med 31 mars med lika många kWh per månad.
Återbetalningen på den lagrade energin betalas ut med det rådande vin- terelpris som är aktuellt på Nord pools-spotpris plus det påslag som gäl- ler i förbrukningsavtalet. Påslaget för tjänsten ”Dela vattnet” ligger på 3,4 öre per kWh och månadsavgiften för avtalet är 300 kr per år enligt mejlkontakten med S. Lebas (personlig kommunikation, 28/4–2020).
Eftersom överskottet som produceras under sommaren portioneras ut vintertid så är lönsamheten beroende av det rådande vinterpriset på elen.
Är vinterpriset högre än sommarpriset så är tjänsten lönsam, är det däre- mot tvärt om så är tjänsten inte lönsam.
4.6 Laddbox
Tre olika laddboxar undersöktes, två som fungerar med en huvudsäk- ring på 25 ampere och en kraftigare laddbox som fungerar med en hu- vudsäkring på 35 ampere. Priserna på laddboxarna från Sveasolar har erhållits genom en offert (se Bilaga K) medan priset på laddboxen från Vattenfall har erhållits från hemsidan (Vattenfall, u.å). Samtliga priser avser priset efter det statliga bidraget. (Se Tabell 7)
Tabell 7: Olika förslag på laddboxar
Laddbox Pris Effekt kW Antal uttag
Vattenfall 25A 9990 11 2
Sveasolar 25A 9000 11 1
Sveasolar 35A 29 400 2*22 2
4.7 Kostnad, återbetalningstid och produktion med fokus på solceller och laddbox
Här redovisas kostnaden, återbetalningstiden och produktionen för en total systemlösning som inkluderar alla fyra solcellsofferter laddbox, ut- ifrån offerterna samt en jämförelse med den egna simuleringen. Vind- kraftverk och batterilagring har inte räknats med då det i dagsläget inte är tillräckligt lönsamt och har inte betalat av sig innan den uppskattade livslängden är slut. Samtliga resultat i diagrammet är beräknade på en årlig inflationsjustering på elpriset på 2 procent samt en årlig effekt- minskning på 0,3 procent. De gröna markeringarna samt minustecknet representerar fallet då återbetalningen är slutförd och en årlig besparing börjar. Antal år är satt till 15 år eftersom den förväntade livslängden på växelriktaren i en solcellsanläggning beräknas till 10–20 år (Aktea Energy, u.å). Den mindre laddboxen från Vattenfall som lämpar sig för en 25amperes huvudsäkring valdes på grund av pris samt antalet uttag.
Om man väljer en lösning med Vattenfalls solcellspark på 35 ampere samt laddbox (tabell 8 & 9), kan man utläsa att återbetalningstiden med en produktion på ungefär 28 000 kWh/år från solcellerna är ungefär 13 år. Vid 15 år så har det gjorts en besparing enligt offerterna på 70 000 re- spektive 66 000 kr enligt den egna simuleringen.
Tabell 8: Systemlösning med Vattenfalls solcellspark på 35 ampere samt laddbox (offert).
Tabell 9: Systemlösning med Vattenfalls solcellspark 35 ampere samt laddbox (egen simulering).
Om man väljer en lösning med Vattenfalls solcellspark på 25 ampere samt laddbox (tabell 10 & 11), kan man utläsa att återbetalningstiden med en produktion på ungefär 18 000 kWh/år från solcellerna är ungefär 12år enligt offerterna respektive 13 år med den egna simuleringen. Vid 15 år så har det gjorts en besparing enligt offerterna på 73 000 respektive 64 000 kr enligt den egna simuleringen.
Tabell 10: Systemlösning med vattenfalls solcellspark på 25 ampere samt laddbox (offert)
Tabell 11: Systemlösning med vattenfalls solcellspark på 25 ampere samt laddbox (egen simulering)
Om man väljer en lösning med SveaSolars solcellspark på 35 ampere samt laddbox (tabell 12 & 13), kan man utläsa att återbetalningstiden med en produktion på 23 000 kWh/år från offerterna respektive 25 000 kWh/år från den egna simuleringen är ungefär 14 år enligt offerterna re- spektive 13 år med den egna simuleringen. Vid 15 år så har det gjorts en besparing enligt offerterna på 34 000 respektive 67 000 kr enligt den egna simuleringen.
Tabell 12: Systemlösning med Sveasolars solcellspark på 35 ampere samt laddbox (offert)
Tabell 13: Systemlösning med Sveasolars solcellspark på 35 ampere samt laddbox (egen simulering)
Om man väljer en lösning med SveaSolars solcellspark på 25 ampere samt laddbox (tabell 14 & 15), kan man utläsa att återbetalningstiden med en produktion på 16 000 kWh/år från offerterna respektive 17 000 kWh/år från den egna simuleringen är ungefär 13 år enligt offerterna re- spektive 12 år med den egna simuleringen. Vid 15 år så har det gjorts en besparing enligt offerterna på 40 000 kr respektive 62 000 kr enligt den egna simuleringen.
Tabell 14: Total systemlösning med Sveasolars solcellspark på 25 ampere (offert)
Tabell 15: Total systemlösning med Sveasolars solcellspark på 25 ampere (egen simulering)
Nedan följer ett förtydligande över vilken besparing som kan göras med de olika solcellerna (se Figur 7) fram till 15 år efter solcellsparken är mon- terad. Detta visar att Vattenfalls solcellspark på 25 ampere, enligt offer- ten, är den mest lönsamma. Enligt den egna simuleringen är solcellspar- ken med 35 ampere från Vattenfall den som är mest lönsam. Om man ser besparingen på hela solcellsparkens livslängd är Vattenfalls 35 amperes solceller den som ger högst besparing, både enligt offert och egen simu- lering.
Figur 7: Jämförelse på den besparing som görs fram till 15 år - kr
10 000 kr 20 000 kr 30 000 kr 40 000 kr 50 000 kr 60 000 kr 70 000 kr 80 000 kr
Vattenfall 35 Vattenfall 25 Sveasolar 35 Sveasolar 25
Besparing fram till 15 år
Offert Egen simulering
5 Diskussion
I samband med detta examensarbete har många nya tankar och erfaren- heter erhållits. En tanke som uppkom i början av arbetet var att batteri- lagring inte skulle vara lönsamt med tanke på den skattereduktion som finns idag. Denna tanke stämde överens med två andra examensarbeten skrivna av Lindström (2018) och Nilsson (2017). Vidare uppstod en tanke om att man kan se förnybar energi på två olika sätt, både ur ett ekonomiskt perspektiv där solcellsberäkningarna visar att solceller är en bra investering över lång tid samt ur ett miljöperspektiv. Förnybar energi bidrar till ett minskat beroende av de stora kraftbolagen samt ett minskat beroende för el som inte producerats miljövänligt.
Det har inte funnits möjlighet att djupare analysera alla delar som pro- jektet berör utan största fokus har legat på solcellsparken. Det hade varit fördelaktigt att endast ha två fokusområden då det ganska tidigt i arbe- tet framgick att lagringsmöjligheterna i dagsläget inte är tillräckligt lön- samma vilket gör det svårt att motivera. Det hade även varit intressant att ha ytterligare offerter från företag med samma typ av solceller för att kunna jämföra kostnaderna mot varandra, samt att kunna jämföra even- tuella skillnader om solcellsparkerna placerats på marken i olika väder- streck. Offerterna som användes i detta arbete gällde olika solceller vil- ket gjorde det svårare att ställa dem mot varandra och gav ett resultat som kanske kunnat sett annorlunda ut.
Den egna simuleringen gällande solceller stämde dessutom inte överens med offerterna som gavs. Den största avvikelsen var ca 8% vilket visar på vikten av att göra en egen simulering och inte ta för givet att offer- terna stämmer helt. Har man både en egen simulering och en offert är det lättare att jämföra dessa med varandra och komma fram till ett mer korrekt resultat. Det finns en osäkerhet i de kalkyler som gjorts gällande solceller eftersom man inte kan med all säkerhet veta framtidens elpri- ser och skattereduktion. Lönsamheten och återbetalningstiden är kraf- tigt beroende av utvecklingen av elpriset och en bibehållen skattere- duktion.
För att få en mer verklighetstrogen bild av vindhastigheten på fastighet- erna hade det varit fördelaktigt att i förtid sätta upp en vindmätare ef- tersom det inte finns några exakta data för just Gäddträsk, som ligger en bit utanför Lycksele. Om detta hade gjorts hade det kunnat bli ett annat
utgångsläge för vilka vindkraftverk som jämfördes. Det framgick att el- priset hade inte så stor inverkan på vare sig vindkraft eller batteri ef- tersom återbetalningstiden visade sig vara så lång.
6 Slutsats
Tilläggsisolering av vinden visade sig vara en god investering för fram- tiden. Då återbetalningstiden inte skilde avsevärt mycket så rekommen- derades det att ta bort den gamla isoleringen och kutterspånet och byta ut det mot 500mm lösullsisolering då det gav den största energibespa- ringen. Då det gäller tilläggsisoleringen på vinden så kan arbetskostna- den reduceras genom att själv montera luftspaltskivan och sargen runt uppstigningsluckan. Det skulle medföra att återbetalningstiden för den investeringen skulle kunna kortas ner med ungefär 1,5 år.
Att montera solceller visade sig vara en bra investering, att investera i Vattenfalls solcellspark på 35 ampere var det alternativ som gav bäst be- sparing på lång sikt utifrån solcellernas livslängd. Solcellsparken blir den avgörande faktorn i hur mycket el som kan komma att produceras då vindkraftverkets produktion visade sig vara liten vid de rådande vindhastigheterna. Med den stora solcellsparken från Vattenfall och det mindre vindkraftverket så kan fastigheten i teorin producera lika
mycket energi som fastighetsägarna förbrukar, det skulle innebära att det skulle vara som ett nollenergihus. Man skulle dock fortfarande vara beroende av att vara inkopplad på näten eftersom största delen av pro- duktionen sker på sommaren. Vindkraftverk och de lagringsmöjligheter som undersöktes visade sig inte vara ekonomiskt försvarbart att genom- föra. Ska en investering i vindkraft och lagring genomföras så måste man se det som en insats för miljön istället för att se det ur ett ekono- miskt perspektiv.
Då det kommer till tjänsten ”Dela vattnet” så har det varit lönsamt att använda tjänsten två av de tre sista åren, 2017 och 2019 då det rådande vinterelpriset för 2017 och 2019 varit högre än priset på sommaren.
(Nord pool, 2019). En nackdel med tjänsten är att man blir beroende av att binda sig till ett bolag.
På grund av anledningarna nämnda ovan rekommenderades tilläggsiso- lering på vinden, Vattenfalls solcellspark på 35 ampere samt laddboxen från Vattenfall, för att tillfredsställa fastighetsägarnas önskemål och be- hov. Det redovisade resultatet bör kunna ge en indikation på hur ut- gångläget kan komma att se ut vid liknande fastigheter som ska produ- cera sin egen energi.
Källförteckning
Aktea Energy. (u.å). FAQ om solceller. Hämtad 2020-05-15 från
https://www.fastighetsagarna.se/globalassets/broschyrer-och-fak- tablad/faktablad/faq-om-solceller_aktea_november-2018.pdf Areskoug, M. & Eliasson, P. (2017). Energi för hållbar utveckling. Naturve-
tenskap, miljö och teknik i ett historiskt perspektiv. Lund: Studentlitte- ratur AB
Boverket. (2015). Boverkets byggregler, BBR.
Boverket. (2012). Handbok för energihushållning enligt Boverkets byggregler.
Boverket. (2018). Vindkraftverk.
EG lösullsisolering AB (u.å). Priser. Hämtad: 2020-05-15 från http://www.eglosullsisolering.se/priser/
Energiforsk. (2017). Skuggningshandbok, designa av solcellssystem för mini- merad inverkan av skuggning. ISBN 978-91-7673-385-1.
Energiforsk. (2010). Beräkningsprogrammet Solekonomi. Hämtad 2020-06- 01 från https://energiforsk.se/program/solel/rapporter/berak- ningsprogrammet-solekonomi/
Energimyndigheten. (2019a). Fördjupning om löpande intäkter. Hämtad 2020-04-15 från http://www.energimyndigheten.se/fornybart/so- lelportalen/vilka-stod-och-intakter-kan-jag-fa/fordjupning-om-lo- pande-intakter/
Energimyndigheten. (2019b). Stöd och bidrag. Hämtad 2020-04-15 från http://www.energimyndigheten.se/fornybart/stod-och-bidrag-pa- fornybartomradet/
Energimyndigheten. (2019c). Investeringsstöd. Hämtad 2020-04-15 från http://www.energimyndigheten.se/fornybart/solenergi/investe- ringsstod/
Energimyndigheten. (2020). Vindkraft. Hämtad: 2020-03-25 från http://www.energimyndigheten.se/fornybart/vindkraft/
FN. (2015). Globala målen för hållbar utveckling. Hämtad 2020-05-14 från https://fn.se/globala-malen-for-hallbar-utveckling/
Forslund, G., & Forslund, J. (2016). Bästa inneklimat till lägsta energikostnad. Malmö: Svenskbyggtjänst och författarna.
Högström, C. & Sandström, B. (2019a). Certifierad installatör, RES, BAS.
Härnösand: Heta utbildningar.
Högström, C. & Sandström, B. (2019b). Certifierad installatör, RES, Solel.
Härnösand: Heta utbildningar.
Jämtkraft. (u.å). Sänk energikostnaden på vintern – lagra din solenergi. Häm- tad: 2020-05-05 från https://www.jamtkraft.se/privat/solel/tjans- ter/vi-lagrar-ditt-overskott/
Kättström, D. (2019, 21 november). Vindkraft. Hämtad: 2020-04-23 från https://el.se/vindkraft
Lindström, K. (2018). Hur lönsamt är solel? Förändras lönsamheten av solel i kombination av smarta elnät? Sundsvall: Institutionen för kemitek- nik, Mittuniversitetet.
Nilsson, A. (2017). Energilagring i byggnader. En litteraturstudie om batteri- lagring, vätgaslagring och en utredning om möjligheter till energilag- ring av förnyelsebar energi. Sundsvall: Institutionen för energitek- nik, Mittuniversitetet.
Nord pool. (2019). Day-ahead prices. Hämtad: 2020-05-17
https://www.nordpoolgroup.com/Market-data1/Dayahead/Area- Prices/SE/Monthly/?dd=SE2&view=table
Sidén, G. (2015). Förnybar energi. Lund: Studentlitteratur AB SMHI. (2006). Vindstatistik för Sverige 1961–2004.
Skellefteå kraft. (2019). Elnätspriser. Hämtad 2020-06-02 från https://www.skekraft.se/privat/elnat/elnatspriser/
Sveriges riksbank. (2018). Inflationsmålet. Hämtad 2020-06-01 från https://www.riksbank.se/sv/penningpolitik/inflationsmalet/
Vattenfall. (u.å). Ladda smart och säkert hemma. Hämtad 2020-05-05 från https://incharge.vattenfall.se/ladda-elbilen-hemma/
Windforce. (u.å). Vindkraft – horisontella vindkraftverk. Hämtad: 2020-04- 23 från https://www.windforce.se/vindkraft-windflower.php Wizelius, T. (2015). Vindkraft i teori och praktik. Lund: Studentlitteratur
AB
WoodiSol. (2019). Priser cellulosa/träfiber lösull. Hämtad: 2020-05-15 från http://www.woodisol.se/prislista-cellulosa.php
Bilaga A: U-värden och ritningar attefallshus
Bilaga B: Årsvärden från SMHI
Bilaga C: Transmission- och ventilations
beräkning
Bilaga D: Solcellsberäkning Sveasolar
Återbetalningstid: Sveasolar
Bilaga E: Solcellsberäkning Vattenfall
Återbetalningstid: Vattenfall
Bilaga F: Vindkraftberäkning
Bilaga G: Tilläggsisolering
Bilaga H: Offert Sveasolar
Sveasolar 25A:
Sveasolar 35A
Bilaga I: Offert Vattenfall
Vattenfall 25A
Vattenfall 35A:
